微创手术技术：微创外科与训练

“看一个，做一个，教一个”。

这个教条一直是一个多世纪以来的传统外科教学方法。 手术培训已经由法律和道德因素，手术室的时间限制和成本以及手术并发症进行了修改。

模拟器和训练系统的广泛和发展提供了一个有效的机会来教手术室（OR）外科手术（腹腔镜检查，胸腔镜检查，后腹腔镜检查）和视频辅助手术。

20世纪90年代微创手术的发展从根本上改变了OR的工作（图.1a，b）。

显示器，悬吊式腹腔镜器械系统：塔式和天花板灯


图.1 a 综合手术室OR1。 高效直观的操作，简单的数据记录和记录以及OR内外无阻碍的数据交换代表了重新定义人体工程学的“魅力三角”。 整个手术环境，内窥镜装置，视频和数据源以及手术台或天花板灯等外围设备都严格为用户量身定制，并可从无菌区域内的中心位置进行控制。 电视会议，电视远程医疗和教学活动可以很容易地进行，这要归功于视听网络和将OR集成到现有的医院信息系统中。


图.1 b 手术室采用微创手术设备，外科手术设备和仪器。 蓝灯增强显示器上的图像颜色。 人体工程学和用户友好的设计有助于优化工作流程和舒适性，适用于现代化便捷的工作场所。

无论是用于电话会议，常驻教学还是远程手术，都可以激活OR的连接。 可以从PACS或RIS等医院系统中获取图像，并在监视器上移位。

这对病人的安全，手术室管理和训练管理来说是一个巨大的优势。

模拟训练的目标是紧固外科医生的学习曲线，获得足够的手工技能，以便对病人执行简单的程序。

自从引入微创技术以来，已经提出了不同的训练方法。

由于MIS需要与传统手术不同的技术技能，因此这些方法是必要的。

第一个技巧是在大多数显示器提供的二维视图的基础上在三维空间中移动的能力。 操作者放松了深度知觉，但大脑以潜意识的方式再现它（如许多研究所证明的）。 深度通过仪器角度、参考点和视差进行估算。

最困难的部分似乎是双手需要手术器械和运动限制（由于空间减少）。 这与支点（立足点）的概念相关，因为套管针（用于通过器械的操作通道）锚定在腹壁上。 手柄的向上运动（腹部外侧）会降低仪器的尖端，反之亦然（镜像运动）。

外科医生通过监护仪识别重要结构也很重要。 需要特定的仪器以及其管理和使用经验。

另一个障碍是失去触觉，使得难以区分组织和群众。 用两个腹腔镜器械频繁接触不同的物体会产生一系列感官输入，从而消除这个问题。

由于这些原因，美国食品和药物管理局（FDA）于2004年4月参加了有关培训方法的辩论。FDA提出了一种基于模拟器的培训方法，应由经验丰富的操作员进行测试。 这是第一个FDA培训任务。

训练方法

MIS扩散后不久就提出了许多不同的培训体系，以满足专门培训计划的需求。

这些系统允许实习生和外科医生获得技术技能（器械类似于传统手术）并执行微创手术。 有物理和虚拟系统。

物理系统是箱式教练机和腹腔镜仪器; 虚拟系统是需要虚拟现实软件的基于计算机Boxbox的培训师系统。

Box Trainer：它使用真正的手术器械和视频。 它由具有不透明壁的腹部形状的盒子组成。 它有穿孔和仪器插入上表面的开口。 视频和监视器（媒体包）用于从内部收集图像。 箱式教练机是外科住院医生和执业外科医生的一种装置，可促进基础腹腔镜手术中所需的精神运动技能和灵活性的发展。 它包括一套用于模拟特定手术技术的附件。 培训师可以用来将当前的教学培训改为客观和基于能力的培训。 全球评估量表和清单提供了一种客观评估腹腔镜技能表现的廉价而有效的方式。 （图.2 a，b）

腹腔镜仪器和套管针

平板，集成显示器

模拟训练器


图.2 a 带有“媒体包”的箱子培训师。 它包括摄像机控制单元，高性能冷光源，文档模块，视频监视器和键盘，全部集成在一个系统中。 放大的LCD彩色显示屏提供了所有程序的简便概览。 所获得的数据可以保存到集成存储卡，并在PC上进行简单处理。 还提供了外部设备的连接，如监视器，录像机，视频打印机等。 配合设备推车媒体包可以快速成为一个极其灵活的装置，可以快速安全地通过房间。


图.2 b. 这是盒子内部模拟器官的目标的内窥镜视图。

触觉反馈受到使用腹腔镜器械的限制。 否则使用真正的腹腔镜设备（例如腹腔镜塔）代表了系统的强度。

盒子内部的模型不是真正的纸巾，但是它们由不同的材料（例如塑料，海绵，橡胶等）制成（图.3）。

真正的组织的使用将使模型更加逼真，并为缝合练习提供了可能性。


图.3 a,b 具有器官的腹部模型（a）。 关闭模拟组织的视图。 特别是盲肠，最后回肠回肠袢和附件以及附着在其上的大网膜。 该模型还有管插入模拟失血的有色液体（b）。


图.4 a,b,c 动物模型训练：特别是在猪中进行腹腔镜检查。

已经表明，使用训练器模拟外科手术诱导精神运动学习。 感觉反馈与手术中给出的相同。 从仪器和组织表面之间的相互作用得到的感觉反馈，从器械的闭合压力和组织依从性被称为触觉。 因此很明显，感官反馈是箱式训练器模拟的另一个重要因素。

学员可以获得提高自己技术技能的触觉信息。

箱式教练机的普及也与非过量成本有关。 总体而言，箱式教练机是用于微创仿真和训练的动物有效仪器模型。

动物模型：它们基于在全身麻醉下使用动物。 这是最接近实践的腹腔镜培训，不涉及患者。 例如，猪的腹部与人的腹部相似。 这种模式有道德和经济上的缺点。 出于道德原因，许多国家不允许这种做法。 这个问题可以通过使用其他虚拟生物学实体材料来解决（图.4）。

虚拟现实：这是手术训练方面的最新发现。 它使用模拟腹腔镜手术的软件。 每个学员都可以记录其证明，并评估或比较他的结果。 软件更新创建更复杂的任务和新程序。 有很多异构平台可用（图.5）。


图.5 a-c 虚拟现实模拟器（Lap-Sim）：任务的例子。

特别是LapSim系统使用与计算机连接的腹腔镜仪器。 它为外科手术提供了预测程序和基本的模拟程序。

手术程序模拟器：它们允许执行完整的手术程序。 优点是学员在安全的环境中获得解剖学和实践技能方面的经验，没有并发症风险。

3D虚拟现实

3D虚拟现实：它基于代表内窥镜技术最佳的手术计划系统。 外科手术程序是根据三维渲染的CT扫描计划的。 由于使用了现代设备（高分辨率显示器，3D系统和特定镜头），这项创新可以实现体内手术过程。

所描述的系统是主要的培训系统。 他们每个人都有弱点和长处。

技术指出基于计算机的系统的有效性。

虚拟系统模拟手术区域和手术过程。 虚拟现实也提供了关于触觉的信息。 不幸的是任务是有限的，他们需要不断更新。 所有这些都增加了已经很高的成本（图.6,7a-d）。


图.6 在提供建议的所有程序中，虚拟导师会跟随受训者。 新的LapMentor模拟器。


图.7 a）虚拟模拟器（Lap Sim）b）这是实验性的基于计算机的腹腔镜模拟器，具有模拟触觉的力反馈。


图.7c 学员使用虚拟现实模拟器。


图.7d 使用LapMentor模拟器进行虚拟现实模拟培训。

培训效能

腹腔镜培训仍然是一个不断发展的领域。 这与它的年轻时代和技术创新有关。 不同的方案已经开发出来，但对其疗效有疑问。 对于外科医生而言，它们是否可用并且效率还不清楚。 外科医生是否可以将获得的技能重复到手术室也是一个疑问。 换句话说，实验室获得的改进是否反映了手术室的真正改善？ 有许多出版物旨在证明物理或虚拟培训系统的功效。

现代化的培训体系建立在督导下的观察，帮助和表现的教学过程的基础上。 有不同的评估方法。 其中一些是基于时间的，另一些则是基于技能的。 有时候会为每个建立的参数分配特定的点。

最近的研究介绍了“学习曲线”来评估学员。 “学习曲线”的概念是基于结果随着经验而改善的事实。 知识不能完全理解或从老师转移到实习生没有疏忽。 每个人都必须从错误中学习经验。

老师的目标是减少制作经验所需的病人数量。

在定义学习曲线时（例如，完成任务的时间，重复率），应牢记许多因素。学习曲线的形状随所执行的手术程序而变化。学习曲线可能是与每项任务所需时间相比的任务数量;曲线的第一部分是单调下降的（第一次证明）。时间减少执行任务和曲线变化创造一个平台。这意味着该主题获得了一个能够让他在更短时间内完成任务的能力。学员由经验丰富的操作员进行评估，这些操作员考虑速度，工具掌握，运动优雅等。总之，得分（以及因此能力）随着练习而增加。相信MIS学习曲线比开放程序更长。任何研究都不支持这种假设。为了达到可接受的性能，正在进行关于执行次数的讨论。外科医生的能力取决于不同的因素，例如模拟手术过程中的辅助，导师的帮助和日常练习。确定达到基本经验水平所需的准确数量的腹腔镜手术是很困难的。技术能力的确切定义仍然不足，因此也缺乏能力水平。许多研究表明，反复和频繁的训练是非常有效的，并允许外科医生熟悉常见的腹腔镜手术。这是获取精神运动能力以安全方式执行腹腔镜手术的唯一途径。正常的训练计划可以增加外科医生的表现。学员在练习期间可以收到动态指示。与实习生互动的经验丰富的操作员的存在确保了性能的改善和腹腔镜技术的获得。良好的训练时间表对于外科医生的腹腔镜准备来说是非常重要的，因为这有助于提高他的表现。

培训计划

它由一系列模拟腹腔镜运动的练习组成，包括骨盆训练器，中压袋和真正的腹腔镜器械。


(图.8 a-d) 专家外科医生是监督者。

任务

增加难度有不同的任务。 其中一些提高了手术运动的技巧; 其他人让学员熟悉这些乐器。 最后有针对特定腹腔镜技术的练习。

该练习向学员展示。

我们报告了实验室中使用的一些任务：

•        与光学元件导航：操作员熟悉光学元件; 他调整颜色和白平衡，他调节变焦和对焦。

图.8 a-d使用不同材料（海绵，橡胶，塑料等）实现的模型。

•        左右手协调：操作员（左右手）抓住标本（圆形物体，针...），然后将其放入容器中。

•        切割路径：操作员用弯曲的剪刀在中间切割纸张。

•        针放置：操作员用针持有人拿着针并穿过海绵组织模拟器。

•        体内结：操作者执行体内结（简单）

•        体外结：两个缝合线末端通过套管针外置（参见上图）。 使用结推动器在体外进行体外结并关闭体内结。

•        使用EndoBag-finger手套从容器中取出标本：使用钝钳钳住标本并将其放入封闭的EndoBag中。

剪辑和裁剪：操作员加载施夹器，将夹子放在橡皮筋上，然后切割夹子之间的橡皮筋。 外科医生的表现根据所用时间和运动流动性进行评估。

在过去的几年中，单个操作员在尝试和重复特定任务时的表现得到了改善，分析结果显示为不同。

参考：Minimally Invasive Pediatric Surgery

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